风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究

风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究

杨峰 1 郭正红 2 郭有鹏 3

中广核楚雄大姚风力发电有限公司 675400

摘要 现代科学技术的飞速发展极大地增加了社会生产和生活的能源需求，但石油燃料不仅造成严重的环境污染，而且加剧了资源损失，无法满足可持续发展的要求。促进清洁能源的设计和应用，促进风电项目建设，重点是要做好风电齿轮箱的机械设计，以确保风轮机的安全稳定运行，为社会生产和生活提供电气支持。但是，目前风力发电齿轮箱机械设计仍然存在许多需要改进的缺点，要根据实际情况和对风电的含义和功能的深刻理解，找到合理的改进方案。

关键词：应对策略，风力发电；齿轮箱；机械设计

引言

齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，风车在风的作用下快速旋转，可以实现风能与电能之间的转换。然而，在风力发电的实践中，自然风能不足以满足发电机的实际需求，因此需要使用一对齿轮来进一步提高风车的转速。目前，中国的风电齿轮箱主要放置在塔架的顶部，放置空间很小，维护比较困难。因此，要不断优化风力发电齿轮箱的机械设计，进一步减少故障的可能性，从而为高效风力发电奠定坚实的基础。

1. 风力发电齿轮箱重要性

风机舱内部的主要组件包括齿轮箱、联轴器、发电机、主轴等，其中齿轮箱是风扇的主要加热组件之一。经验表明，变速箱的运行性能与结构元件的加热强度密切相关。风电齿轮箱的过热不仅影响系统的润滑和冷却，而且影响传动效果和动力性能。风力传输的高速传输阶段中的热损失特别严重。由于夏季在高风和大风的条件下因为油温过高，导致传动装置限制或关闭输出功率。寒冷地区也安装了一些风力发电机组，在冬季很难适应强风条件，这些因素严重影响了风力发电机组的寿命和发电量。随着风力发电机组的正常运行时间增加，风机技术和质量问题也随着风机故障的增多而越来越多。据统计，齿轮箱的故障约占风力发电机总故障的40%，齿轮箱是双馈型风电机组的关键部件，损害后带来的设备维护、起吊运输以及电力损耗非常大。因此，对风力发电齿轮箱的故障进行分析和研究，防止其发生是非常重要的。

二、风力发电齿轮箱机械设计存在的问题

（1）设计过程中的问题

在进行风力发电齿轮箱的机械设计之前，应建立科学合理的设计方案，并根据客户的实际要求、市场要求、企业设计能力、生产能力、初步设计目标和概念等明确设计过程。整个设计工作不仅应阐明机器的功能、性能和生产成本，还应阐明尺寸参数、质量和功率。只有每个参数中的信息都符合设计标准，才能充分发挥其功能和效果。在这个阶段，很多设计单位在设计过程中没有制定合理清晰的设计过程，没有对机器的各种参数有全面的了解，也没有根据客户的实际需求和市场要求，所以出现了很多问题。

（2）材料选择的问题

风力发电齿轮箱的机械设计对材料有很高的要求。材料的质量直接决定最终产品的质量。因此，要在设计中充分考虑各种因素，选择具有高质量和合理参数的材料来满足实际生产需求。但是，在实际的设计工作中，材料的选择是相对随机的，材料、性能和质量之间的关系被严重忽略，没有根据实际要求选择合适的材料。许多设计师以次充好，因此材料性能和设计过程不一致，严重影响了其使用效率。

（3）设计标准问题

设计工作的开发必须遵循某些设计标准，以减少材料成本并提高质量和性能。设计标准包括结构、性能和检查标准。不仅需要提高总体设计标准，而且还必须缩短设计周期，降低设计成本并最终提高生产质量。但是，在当前的设计中，设计标准存在很多问题。不使用规定的专业标准来测量机器性能和结构等，延长设计周期并增加设计成本。在最终检查中，未使用标准标准进行测量，从而导致与设计目标存在严重差异。

（4）相关技术相对落后

在科学技术飞速发展的现代社会中，风力发电齿轮箱的机械设计一直在不断优化。但是，由于各种因素的影响，我国风力发电齿轮箱的设计与研究跟不上时代的发展趋势，总体设计模式和设计理念相对落后，因此风力发电齿轮箱的质量仍然存在很大的问题。此外，中国的风电机组设计主要依靠国外进口，对中国核心技术的掌握也有待进一步提高。同时，风力发电机通常安装在山区、荒野、海滩等地区，这些地区的气候通常很恶劣，容易遭受自然灾害的影响，这也提高了对风力发电齿轮箱的整体质量要求。

（5）齿轮箱传动的可靠性不高

风力发电齿轮箱对风力发电的影响具有非常重要的影响，内部整体结构非常复杂，整体机械设计要求较高。但是，就风力发电齿轮箱的当前运行状况而言，应进一步提高设备的可靠性。我国风力发电齿轮箱可靠性低的重要原因可分为以下几点。对负载分配机制的深入研究不足以对风力发电齿轮箱的动力学进行研究。可能对风力发电齿轮箱的整体质量有很大影响，从而导致齿断裂、轴断裂、漏油和温度过高，是阻碍风力发电正常进行的主要障碍。

（6）齿轮箱故障的类型多

齿轮箱故障对风力发电有很大影响，并且对整个风力发电机组的正常运行有很大影响。在我国风力发电的实践中，齿轮箱的故障种类繁多，主要是齿面磨损、粘附、磨损、接触疲劳、弯曲疲劳、断齿以及点蚀等，这些因素会对齿轮箱成不同程度的损坏。针对这种情况，必须不断加强变速箱的维护和修理工作，及时发现运行问题，并有效减少变速箱故障所造成的经济损失。

三、风力发电齿轮箱机械设计存在的问题

（1）正确选择原材料

如前所述，材料的质量直接决定其最终质量和应用。因此，只有选择高质量和合理性能的材料才能保证最终的质量。首先，要根据风电变速箱机械设计的功能、性能、参数等，结合客户的实际需求和市场需求，选择高级采购人员对建材市场进行深入调研。其次，制造商必须出示诸如工厂说明、资质证书和其他材料之类的材料，进行仔细的检查和验证，然后签订购买合同。在检查和验证中，包括材料的耐磨性、强度、质量等，应使用最低的价格购买最合适的材料。最后，做好运输和仓储。在运输过程中，根据运输人员选择指定的路线以确保物料的质量。将材料运输到企业后，必须由专业人员正确存储，并放置在阴凉、干燥、封闭的工厂厂房中，避免质量问题。

（2）提高设计标准

设计标准的水平也对最终产品的质量和性能有一定影响。因此，为了使最终产品达到标准，要不断提高设计标准。首先，我们需要在设计过程中充分考虑各种影响因素，发现和分析问题，并提出有效的解决方案和应急措施，以提高设计标准。第二，要充分考虑客户的需求和市场需求，制定机械零件设计标准，以提高最终的质量和性能。最后，在对零件材料、性能结构、设计方法进行全面分析研究后，应建立统一合理的参考标准。

（3）润滑剂的使用

冷却剂的使用在整个设计工作中具有不可替代的作用和价值。不仅提高了齿轮箱的精度，而且还提高了齿轮表面的光滑度并延长了使用寿命。因此，要在整个设计工作中充分利用润滑剂的作用和功能。根据设计和生产要求，从各种规格和类型的润滑剂中进行选择，包括润滑、冷却和腐蚀防护，以充分利用每种值和功能。

（5）提高设计师的整体素质

设计师因素在整个设计工作中起着非常重要的作用，影响最终设计的质量。因此，为了满足实际需求，要通过设计师整体素质的提高来提高设计。首先，必须做好招聘工作。为了确保整个招聘过程的公开性，公平性和公正性，采取相关的福利政策和补贴制度，以吸引优秀的人才来支持。第二，做好培训工作。通过各种渠道和方法为设计师提供各种灵活的学习和培训机会和平台，以使设计师能够积极参与教育和培训。

（6）自动化技术引进

随着社会经济，科学技术和互联网信息技术的飞速发展，各个行业和领域引入先进的科学信息技术已提高了生产效率，并取得了巨大的经济效益。因此，即使在风力发电齿轮箱的机械设计中，必须充分引入自动化技术，以实现整体设计工作的智能化、信息化、集成和精度，减少设计错误。

结语

风力发电齿轮箱的机械设计非常专业，包含许多环节。需要更加重视，继续进行研究和设计，提高风力发电齿轮箱的性能，更好地应对恶劣和复杂的环境，提高风力发电的稳定性和可靠性。这对电力行业的高水平发展具有积极意义。

参考文献：

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